CN110405732B

CN110405732B - 一种工业用软体抓取机器人及抓取方法

Info

Publication number: CN110405732B
Application number: CN201910685604.7A
Authority: CN
Inventors: 华娟; 王毅培
Original assignee: Nanjing Yusheng Robot Technology Co Ltd
Current assignee: Nanjing Yusheng Robot Technology Co Ltd
Priority date: 2019-07-27
Filing date: 2019-07-27
Publication date: 2021-02-12
Anticipated expiration: 2039-07-27
Also published as: CN112605978B; CN110405732A; CN112605978A

Abstract

本发明公开了一种工业用软体抓取机器人及抓取方法，包括底座，所述底座上方设有用于调节抓取高度的升降组件，所述升降组件底部连接用于调节抓取周向位置的转向组件，所述升降组件的输出端设有用于实现抓取水平位置移动的水平液压缸，所述水平液压缸的输出端设有水平伸缩杆，所述水平伸缩杆端部设有呈竖直设置的吊杆，所述吊杆下端通过连接架连接软体抓取组件，本发明针对现有需求进行改进，设计了一种可以针对不同形状物体进行抓取的抓取组件，而且无需模拟人手机理，极大的降低了成本，实用性强。

Description

一种工业用软体抓取机器人及抓取方法

技术领域

本发明涉及软体机器人领域，具体是一种工业用软体抓取机器人及抓取方法。

背景技术

传统的刚性机器人以其高刚度、高强度、高精度、高速度的特点在工业领域得到广泛应用，然而，当众多的科研和技术人员付出巨大努力试图将刚性机器人从工业生产线应用扩展到其他领域（如家政服务、助老助残、农业自动化、医疗康复等）时，却发现严重依赖结构化环境和精确数学模型的刚性机器人在上述的非结构复杂环境中与难以用准确的数学模型加以描述。复杂多变对象进行交互作业时，刚性机器人的高刚度、高强度、高精度特点反而成为导致其不能胜任此类任务的缺点。在这种情况下，软体机器人研究逐渐兴起。

对于抓取机器人而言，设计和制造类似人的手指比较困难，容易出现故障，并且使用控制器控制机械手指的几十个关节也很复杂。新时代的人们需要更高级的仿制人手。这种仿制手能够更好地进行人机互动，能够更加灵活地在复杂的环境中工作。

针对现有需求，现在提供一种便于抓取不同形状物品的机器人。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业用软体抓取机器人及抓取方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种工业用软体抓取机器人，包括底座，所述底座上方设有用于调节抓取高度的升降组件，所述升降组件底部连接用于调节抓取周向位置的转向组件，所述升降组件的输出端设有用于实现抓取水平位置移动的水平液压缸，所述水平液压缸的输出端设有水平伸缩杆，所述水平伸缩杆端部设有呈竖直设置的吊杆，所述吊杆下端通过连接架连接软体抓取组件；

所述软体抓取组件包括呈圆柱形结构的固定箱，所述固定箱内壁设有与其同轴设置的安装环板，所述安装环板内侧面上阵列分布有若干个朝向固定箱竖向轴线的伸缩孔，每个所述伸缩孔中都滑动配合有驱动滑板，所述驱动滑板端部的滑动端通过复位弹簧与伸缩孔内壁连接，所述固定箱上端还设有用于同时带动所有驱动滑板向固定箱的竖向轴线移动的驱动机构；

所述固定箱下端面阵列分布有若干个与驱动滑板相对应的矩形滑槽，每个矩形滑槽上都穿设有若干个固定套，所述固定套两侧设有与矩形滑槽相配合以使得固定套在固定箱下端面滑动的滑动卡板，滑动卡板所在的固定套表面设有用于连接矩形滑槽内壁以便后期使得固定套自动复位的定位弹簧；

所述固定套上端滑动穿设有驱动滑板下端面传动槽孔相配合的上伸缩杆，所述固定套下端滑动穿设有用于夹持物体A的下伸缩杆；

位于固定套内部的上伸缩杆和下伸缩杆表面都设有侧杆，侧杆与固定套内壁之间设有伸缩弹簧，通过伸缩弹簧对上伸缩杆和下伸缩杆的位置进行固定，所述下伸缩杆左下侧的固定套内部设有定滑轮，所述下伸缩杆上端系有牵引绳，所述牵引绳绕过定滑轮且与上伸缩杆下端连接。

作为本发明进一步的方案：所述驱动机构包括设置在固定箱顶部轴线的驱动电机，所述驱动电机的输出端设有与安装环板同轴设置的旋转罩，所述旋转罩内壁阵列分布有若干个与所述驱动滑板相对应的驱动凸起，每个所述驱动滑板上还设有一个与驱动凸起相配合的引导轮。

作为本发明进一步的方案：所述滑动卡板上设有用于抵住固定箱箱壁的滑轮，滑轮的设置将滑动摩擦转换成滚动摩擦，便于固定套后期的复位。

作为本发明进一步的方案：每个所述上伸缩杆顶部都为弧形顶端。

作为本发明进一步的方案：每个所述下伸缩杆表面都设有防滑层。

作为本发明进一步的方案：所述升降组件包括与转向轴连接的支撑柱，所述支撑柱上端开设有矩形孔，所述矩形孔中滑动配合有截面为矩形的升降柱，所述升降柱下端的传动螺孔中配合设有升降螺杆，所述升降螺杆下端与升降电机的输出端连接。

作为本发明进一步的方案：所述转向组件包括通过固定轴承转动设置在底座上端的转向轴，所述转向轴上端设有与升降组件连接的连接头，所述转向轴下端的底座内部安装有转向电机，所述转向电机的输出端设有与转向轴下端从动转向齿轮相互啮合的主动转向齿轮。

作为本发明进一步的方案：所述水平液压缸、转向组件、升降组件和软体抓取组件电性连接控制面板。

一种工业用软体抓取机器人的抓取方法，包括以下步骤；

步骤1：通过转向组件和升降组件以及水平伸缩缸对软体抓取组件的抓取位置进行调节，使得软体抓取组件位于物体A上方；

步骤2：通过升降组件降低软体抓取组件的高度，使得软体抓取组件下端的下伸缩杆抵住物体A表面，在压力的作用下，抵住物体A表面的下伸缩杆会收入固定套中，再在牵引绳的作用下，相应的上伸缩杆会与驱动滑板上的传动槽孔脱离，进而会收入固定套中，此时没有收入固定套中的下伸缩杆已经将物体A周围包裹；

步骤3：然后通过驱动机构带动驱动滑板向固定箱的竖向轴线运动，此时多个下伸缩杆会对物体A四周产生一个夹紧力，从而完成对物体A的固定，这种软体抓取组件可以对任意形状的物体进行抓取。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对现有需求进行改进，设计了一种可以针对不同形状物体进行抓取的软体抓取组件，而且无需模拟人手机理，极大的降低了成本，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中软体抓取组件的结构示意图。

图3为本发明中安装环板和驱动滑板的结构示意图。

图4为本发明中固定套内部的结构示意图。

图5为本发明中软体抓取组件下端面的结构示意图。

图6为本发明中驱动滑板的结构示意图。

图7为本发明中软体抓取组件抓取物体A的结构示意图。

其中：底座1、转向组件2、转向电机21、主动转向齿轮22、从动转向齿轮23、转向轴24、升降组件3、升降电机31、升降螺杆32、支撑柱33、升降柱34、水平液压缸4、水平伸缩杆41、吊杆42、连接架43、软体抓取组件5、固定箱51、固定套52、矩形滑槽521、上伸缩杆522、下伸缩杆523、伸缩弹簧524、侧杆525、滑动卡板526、定位弹簧527、定滑轮528、牵引绳529、引导轮53、驱动滑板54、传动槽孔541、驱动凸起55、旋转罩56、驱动电机57、复位弹簧58、滑动端59、安装环板510。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

请参阅图1-7，本发明实施例中，一种工业用软体抓取机器人，包括底座1，所述底座1上方设有用于调节抓取高度的升降组件3，所述升降组件3底部连接用于调节抓取周向位置的转向组件2，所述升降组件3的输出端设有用于实现抓取水平位置移动的水平液压缸4，所述水平液压缸4的输出端设有水平伸缩杆41，所述水平伸缩杆41端部设有呈竖直设置的吊杆42，所述吊杆42下端通过连接架43连接软体抓取组件5；

所述软体抓取组件5包括呈圆柱形结构的固定箱51，所述固定箱51内壁设有与其同轴设置的安装环板510，所述安装环板510内侧面上阵列分布有若干个朝向固定箱51竖向轴线的伸缩孔，每个所述伸缩孔中都滑动配合有驱动滑板54，所述驱动滑板54端部的滑动端59通过复位弹簧58与伸缩孔内壁连接，所述固定箱51上端还设有用于同时带动所有驱动滑板54向固定箱的竖向轴线移动的驱动机构；

所述固定箱51下端面阵列分布有若干个与驱动滑板54相对应的矩形滑槽521，每个矩形滑槽521上都穿设有若干个固定套52，所述固定套52两侧设有与矩形滑槽521相配合以使得固定套52在固定箱51下端面滑动的滑动卡板526，滑动卡板526所在的固定套52表面设有用于连接矩形滑槽521内壁以便后期使得固定套52自动复位的定位弹簧527；

所述固定套52上端滑动穿设有驱动滑板54下端面传动槽孔541相配合的上伸缩杆522，所述固定套52下端滑动穿设有用于夹持物体A的下伸缩杆523，每个下伸缩杆523表面都设有防滑层；

位于固定套52内部的上伸缩杆522和下伸缩杆523表面都设有侧杆525，侧杆525与固定套52内壁之间设有伸缩弹簧524，通过伸缩弹簧524对上伸缩杆和下伸缩杆的位置进行固定，所述下伸缩杆523左下侧的固定套52内部设有定滑轮528，所述下伸缩杆523上端系有牵引绳529，所述牵引绳529绕过定滑轮528且与上伸缩杆522下端连接；

初始时，每个上伸缩杆522顶部都嵌入驱动滑板54下端的传动槽孔541中，在对物体A进行夹持固定时，通过水平伸缩缸4和转向组件对软体抓取组件5的位置进行调节，使得其位于物体A上方，然后通过升降组件3降低软体抓取组件5的高度，使得其下端的若干个下伸缩杆523紧压物体A，这样在压力的作用下，抵住物体A表面的下伸缩杆523会收入固定套52中，再在牵引绳529的作用下，相应的上伸缩杆522会与驱动滑板54上的传动槽孔541脱离，进而会收入固定套52中，此时没有收入固定套52中的下伸缩杆523已经将物体A周围包裹（如图7所示），然后通过驱动机构带动驱动滑板54向固定箱的竖向轴线运动，此时多个下伸缩杆523会对物体A四周产生一个夹紧力，从而完成对物体A的固定，这种软体抓取组件可以对任意形状的物体进行抓取，实用性强；

所述驱动机构包括设置在固定箱51顶部轴线的驱动电机57，所述驱动电机57的输出端设有与安装环板510同轴设置的旋转罩56，所述旋转罩56内壁阵列分布有若干个与所述驱动滑板54相对应的驱动凸起55，每个所述驱动滑板54上还设有一个与驱动凸起55相配合的引导轮53，在驱动电机57的带动下，旋转罩56会带动驱动凸起55对引导轮53产生一个作用力，进而带动驱动滑板54沿着伸缩孔滑动，在失去驱动凸起55作用时，在复位弹簧58的作用下，驱动滑板54又可以完成自动复位。

所述转向组件2包括通过固定轴承转动设置在底座1上端的转向轴24，所述转向轴24上端设有与升降组件3连接的连接头，所述转向轴24下端的底座1内部安装有转向电机21，所述转向电机21的输出端设有与转向轴24下端从动转向齿轮23相互啮合的主动转向齿轮22，通过转向电机21配合齿轮传动，进而带动转向轴的转动，以使得软体抓取组件沿着底座1旋转。

所述升降组件3包括与转向轴24连接的支撑柱33，所述支撑柱33上端开设有矩形孔，所述矩形孔中滑动配合有截面为矩形的升降柱34，所述升降柱34下端的传动螺孔中配合设有升降螺杆32，所述升降螺杆32下端与升降电机31的输出端连接，通过升降电机31带动升降螺杆32与升降柱34相对转动，在螺纹的作用下，升降柱34沿着矩形孔上下滑动，从而实现抓取高度的调节。

实施例2

所述滑动卡板上设有用于抵住固定箱箱壁的滑轮，滑轮的设置将滑动摩擦转换成滚动摩擦，便于固定套后期的复位。

实施例3

为了降低上伸缩杆522与驱动滑板之间的摩擦损耗，每个所述上伸缩杆顶部都为弧形顶端，弧形顶端有助于上伸缩杆在驱动滑板下端面滑动。

实施例4

为了增大下伸缩杆对物体表面的摩擦力，从而提高夹持效果，每个所述下伸缩杆表面都设有防滑层，防滑层优选橡胶层。

一种工业用软体抓取机器人的抓取方法，包括以下步骤：

步骤1：通过转向组件2和升降组件3以及水平伸缩缸4对软体抓取组件5的抓取位置进行调节，使得软体抓取组件5位于物体A上方；

步骤2：通过升降组件3降低软体抓取组件5的高度，使得软体抓取组件5下端的下伸缩杆抵住物体A表面，在压力的作用下，抵住物体A表面的下伸缩杆523会收入固定套52中，再在牵引绳529的作用下，相应的上伸缩杆522会与驱动滑板54上的传动槽孔541脱离，进而会收入固定套52中，此时没有收入固定套52中的下伸缩杆523已经将物体A周围包裹；

步骤3：然后通过驱动机构带动驱动滑板54向固定箱的竖向轴线运动，此时多个下伸缩杆523会对物体A四周产生一个夹紧力，从而完成对物体A的固定，这种软体抓取组件可以对任意形状的物体进行抓取。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种工业用软体抓取机器人，包括底座（1），所述底座（1）上方设有用于调节抓取高度的升降组件（3），所述升降组件（3）底部连接用于调节抓取周向位置的转向组件（2），其特征在于，所述升降组件（3）的输出端设有用于实现抓取水平位置移动的水平液压缸（4），所述水平液压缸（4）的输出端设有水平伸缩杆（41），所述水平伸缩杆（41）端部设有呈竖直设置的吊杆（42），所述吊杆（42）下端通过连接架（43）连接软体抓取组件（5）；

所述软体抓取组件（5）包括呈圆柱形结构的固定箱（51），所述固定箱（51）内壁设有与其同轴设置的安装环板（510），所述安装环板（510）内侧面上阵列分布有若干个朝向固定箱（51）竖向轴线的伸缩孔，每个所述伸缩孔中都滑动配合有驱动滑板（54），所述驱动滑板（54）端部的滑动端（59）通过复位弹簧（58）与伸缩孔内壁连接，所述固定箱（51）上端还设有用于同时带动所有驱动滑板（54）向固定箱（51）的竖向轴线移动的驱动机构；

所述固定箱（51）下端面阵列分布有若干个与驱动滑板（54）相对应的矩形滑槽（521），每个矩形滑槽（521）上都穿设有若干个固定套（52），所述固定套（52）两侧设有与矩形滑槽（521）相配合以使得固定套（52）在固定箱（51）下端面滑动的滑动卡板（526），滑动卡板（526）所在的固定套（52）表面设有用于连接矩形滑槽（521）内壁以便后期使得固定套（52）自动复位的定位弹簧（527）；

所述固定套（52）上端滑动穿设有上伸缩杆（522），所述驱动滑板（54）下端面设有传动槽孔（541），所述上伸缩杆（522）与传动槽孔（541）相配合，所述固定套（52）下端滑动穿设有用于夹持物体A的下伸缩杆（523）；

位于固定套（52）内部的上伸缩杆（522）和下伸缩杆（523）表面都设有侧杆（525），侧杆（525）与固定套（52）内壁之间设有伸缩弹簧（524），通过伸缩弹簧（524）对上伸缩杆和下伸缩杆的位置进行固定，所述下伸缩杆（523）左下侧的固定套（52）内部设有定滑轮（528），所述下伸缩杆（523）上端系有牵引绳（529），所述牵引绳（529）绕过定滑轮（528）且与上伸缩杆（522）下端连接；

通过升降组件降低软体抓取组件的高度，使得软体抓取组件下端的下伸缩杆抵住物体A表面，在压力的作用下，抵住物体A表面的下伸缩杆会收入固定套中，再在牵引绳的作用下，相应的上伸缩杆会与驱动滑板上的传动槽孔脱离，进而会收入固定套中，此时没有收入固定套中的下伸缩杆已经将物体A周围包裹；

所述驱动机构包括设置在固定箱（51）顶部轴线位置处的驱动电机（57），所述驱动电机（57）的输出端设有与安装环板（510）同轴设置的旋转罩（56），所述旋转罩（56）内壁阵列分布有若干个与所述驱动滑板（54）相对应的驱动凸起（55），每个所述驱动滑板（54）上还设有一个与驱动凸起（55）相配合的引导轮（53）；

在驱动电机（57）的带动下，所述旋转罩（56）带动驱动凸起（55）对引导轮（53）产生作用力，进而带动驱动滑板（54）沿着伸缩孔滑动，在失去驱动凸起（55）的作用力时，在复位弹簧（58）的作用下，驱动滑板（54）完成自动复位；

所述滑动卡板（526）上设有用于抵住固定箱（51）箱壁以便于固定套（52）后期的复位的滑轮；

所述水平液压缸（4）、转向组件（2）、升降组件（3）和软体抓取组件（5）电性连接控制面板。

2.根据权利要求1所述的工业用软体抓取机器人，其特征在于，每个所述上伸缩杆（522）顶部都为弧形顶端。

3.根据权利要求1或2所述的工业用软体抓取机器人，其特征在于，每个所述下伸缩杆（523）表面都设有防滑层。

4.根据权利要求1所述的工业用软体抓取机器人，其特征在于，所述转向组件（2）包括通过固定轴承转动设置在底座（1）上端的转向轴（24），所述转向轴（24）上端设有与升降组件（3）连接的连接头，所述转向轴（24）下端的底座（1）内部安装有转向电机（21），所述转向电机（21）的输出端设有与转向轴（24）下端从动转向齿轮（23）相互啮合的主动转向齿轮（22）。

5.根据权利要求4所述的工业用软体抓取机器人，其特征在于，所述升降组件（3）包括与转向轴（24）连接的支撑柱（33），所述支撑柱（33）上端开设有矩形孔，所述矩形孔中滑动配合有截面为矩形的升降柱（34），所述升降柱（34）下端的传动螺孔中配合设有升降螺杆（32），所述升降螺杆（32）下端与升降电机（31）的输出端连接。